聚焦|常泰长江大桥:世界最大跨度公铁两用斜拉桥
今天,南京长江大桥迎来55岁生日。这座中国自主设计建造的“争气桥”打破天堑阻隔,成为中华民族自强不息的精神象征,弹指一挥间,如今,长江江苏段已呈现出“多桥飞架南北”的壮丽景象。根据国家发改委《长江干线过江通道布局规划》(2020-2035),江苏省境内将有44条过江通道,目前泰州境内正在建设的就有三条,其中常泰长江大桥和江阴靖江过江隧道力争2025年建成,张靖皋长江大桥加快推进。这三大工程从设计规模到施工难度,都称得上世纪超级工程,创下了多个“世界之最”。三条过江通道在泰州境内同时建设,既是泰州之幸,也昭示着国家的日益强盛。为展现三大超级工程的雄伟壮阔,泰州广播电视台即日起推出三集系列报道《家门口的世界第一》,今天请看第一篇:《常泰长江大桥:世界最大跨度公铁两用斜拉桥》。
常泰长江大桥连通常州与泰兴两市,为目前在建世界最大跨度公铁两用斜拉桥。大桥全长10.03公里,主航道桥采用主跨1208米斜拉桥,主桥主塔基础采用钢沉井基础,钢沉井用钢量达到1.8万吨,为目前世界最大水中沉井基础。常泰长江大桥主塔为大倾角、大摆角的空间钻石型结构,主塔高350米,是世界最高桥塔。主桥两侧分别建有天星洲专用航道桥和录安洲航道桥,采用主跨388米钢桁梁拱桥,均刷新同类桥梁世界纪录。
本月底,常泰长江大桥迎来又一个重要节点——天星洲专用航道桥正式合龙。作为常泰长江大桥的重要组成部门,同时也是世界最大跨度的钢桁梁拱桥,天星洲专用航道桥的施工过程克服了诸多难题,为我国桥梁建设积累了宝贵经验。
中交二航局常泰长江大桥项目部常务副经理王辉说:“我们采用了几个重要的技术,一个是大跨重载的边跨少支点并进技术,第二个是拱梁并进的合龙施工技术,第三个是非对称拱桥线形控制技术。通过这三个技术的应用,达到毫米级的合龙精度,对我们后续的大型公铁两用钢桁拱桥提供了重要的参考意义。”
与传统桥梁不同,常泰长江大桥是长江上首座集高速公路、城际铁路、一级公路“三位一体”的过江通道。作为在建世界最大跨度公铁两用斜拉桥,常泰长江大桥结构新颖,规模较大。尤其是前不久刚刚封顶的两座世界最高主塔,高度达到350米,两座主塔稳稳矗立在江水中,犹如两个粗壮有力的“手臂”牢牢“拉住”桥面。而连接桥塔与桥面的则是工程的另两个“世界之最”—— 最大尺度炭纤维复合材料拉索和最高强度桥用平行钢丝斜拉索。
中交二航局常泰长江大桥项目部副总工程师陈建荣说:“常泰长江大桥的跨度特别大,就导致我们常规的斜拉桥索的强度不能满足要求。所以我们上游设置了2100兆帕的平行钢丝斜拉索,下游设置了2000兆帕的平行钢丝斜拉索,可以使我们桥面上下游高程保持平衡。”
同一座桥为什么上游侧跟下游侧使用不同的斜拉索呢?这还要从大桥的基本结构说起,常泰长江大桥属于“非对称式”桥梁,下层分布有高速铁路和城际公路,高速铁路位于上游侧,城际公路位于下游侧,铁路一侧荷载比公路一侧每延米重8.6吨,为了实现两侧荷载平衡,因此大桥创新性采用了不同拉力的平行钢丝斜拉索,这也成为常泰长江大桥的又一项开创性设计。
350米的主塔是整座大桥的最高点,而在施工现场,还有一台比主塔高了近30米的“绿巨人”,它就是项目团队研发的全球首台万吨米级智能化塔机。塔机额定起重力矩达12000吨米,最大臂长75米,是全球首台超万吨米级的上回转超大型塔机,最大起重重量达到450吨,最大起升高度400米,相当于一次可以起吊300辆小轿车至130层楼的高度。
大桥主塔是整个桥梁的核心工程,主塔底座牢不牢,是工程成败的关键,水下基础首创台阶型减冲刷、减自重沉井。该沉井底面尺寸为95×57.8米,顶面尺寸为77×39.8米,总高72米,钢沉井用钢量达1.8万吨,为目前世界最大水下沉井基础。2021年3月9日,大桥泰兴侧钢沉井率先完成封底施工。项目部耗时一年,让沉井在江中下沉了50.5米,取土方量约24.4万立方米,封底混凝土4.2万立方米,施工难度极大。
陈建荣说:“我们项目还研发了适用于粉质黏土层的电动双头铰刀、气水混合冲射破土设备、水下机械臂取土机器人等专用装备,大幅提高了施工效率。在下沉过程中,共投入38台套智能装备,实现平均每天下沉45厘米,创造了粉质黏土层大型沉井下沉最快纪录。”
世界级大桥的“智能建造”无处不在,项目团队创新研发施工数字孪生系统,让它成为施工的中枢神经,将各式各样的信息系统与智能设备整合。数字孪生系统不仅方便了解施工现状,而且能进行仿真推演,优化施工方案,确保结构施工过程始终处于可控状态,平台内可以模拟施工工序,强化现场构件保供安排,确保施工质量、物资调度、进度安排合理可控。
中交二航局技术中心技术主管穆文均说:“如果说二维地图是‘看照片’,数字孪生系统就是‘看真人’。建筑信息模型平台不仅精度更高,而且功能更强大。在图纸上,建筑只是一条条线,借助数字孪生技术则能够360度观察,模拟施工的天气风速,甚至能‘透视’其内部结构。”
目前,常泰长江大桥主航道桥正在加紧施工,预计明年5月实现合龙,力争2025年前建成通车。常泰长江大桥的建设,填补了常州过江通道的空白,对全面策应“一带一路”、长江经济带和长三角一体化发展等国家战略实施,促进跨江融合发展和扬子江城市群建设,推动全省高质量发展具有十分重要的意义。
记者:严伟 茅健卫
编辑:钱宇璇
责编:悦鸣
审核:戚翔 闻栋
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